[发明专利]一种用于严寒气候下车用质子交换膜燃料电池系统

说明书

本发明属于电池领域，具体涉及一种用于严寒气候下车用质子交换膜燃料电池系统，包括提供符合预设标准氢气的供氢单元、提供符合预设标准氧气的供氧单元、为燃料电池供热的加热单元、为燃料电池冷却降温的制冷单元、以及PC控制及显示单元；所述供氢单元与燃料电池阳极相连，所述供氧单元与燃料电池阴极相连，所述加热单元、制冷单元均与燃料电池相连，所述PC控制及显示单元分别与加热单元、制冷单元电连接。本发明的有益效果是：本发明的质子交换膜燃料电池能够在严寒的环境下平稳运行，分别采用冷启动系统、冷却剂循环系统、高压氮气扫气系统来保证燃料电池在严寒条件下正常运行，提高车用质子交换膜燃料电池在低温下的性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种用于严寒气候下车用质子交换膜燃料电池系统。

背景技术

在资源消耗日益加快的当代社会中，环境问题和能源危机引起了公共的高度重视，是人类现今所遇到的两大难题。氢能作为可再生能源，缓解了能源危机，是一种重要的清洁能源。

质子交换膜燃料电池使用氢气和氧气作燃料，通过电化学反应生成水，同时产生电能，实现零污染且可以循环利用，对环境比较友好。

燃料电池由于具有能力转化率高、低温快速启动、运行噪声低和高可靠性等优点，可以用作内燃机的替代品，也可在分散式供电系统中应用，具有很高的发展潜力和应用前景。

质子交换膜燃料电池可在低温工作，并且具有较高的功率密度。因此在应用上很受欢迎。但是在严寒气候下有些性能燃料电池发挥不出来，因此需要辅助装置可以使燃料电池在零度以下完美运行，以满足严寒地区对车用质子交换膜燃料电池的需求。专利(CN200610026051.7)给出了燃料电池低温启动的无端板燃料电池堆。但是却没有给出在严寒气候下如何保持燃料电池性能稳定，因而不够准确发挥燃料电池动态性能。而且未设冷却循环，影响燃料电池效率。因此，对燃料电池性能还需要进一步研究。

因此，需要在严寒气候下对燃料电池的流量、温度、湿度等多参数进行更加有效的控制，同时进行有效的冷启动及合适的冷却循环系统，既需要提出更为可行的方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于严寒气候下车用质子交换膜燃料电池系统，可以通过加热单元实现燃料电池的冷启动；通过冷却剂循环系统实现燃料电池系统的冷却控制；控制进气温度、流量、压力、湿度等参数，更好的了解质子交换膜燃料电池的动态性能，同时在质子交换膜燃料电池工作结束时使用高压氮气进行扫气处理，排除燃料电池内部的水，提高车用质子交换膜燃料电池的寿命。

本发明提供了如下的技术方案：

一种用于严寒气候下车用质子交换膜燃料电池系统，包括提供符合预设标准氢气的供氢单元、提供符合预设标准氧气的供氧单元、为燃料电池供热的加热单元、为燃料电池冷却降温的制冷单元、以及PC控制及显示单元；

所述供氢单元与燃料电池阳极相连，所述供氧单元与燃料电池阴极相连，所述加热单元、制冷单元均与燃料电池相连，所述PC控制及显示单元分别与加热单元、制冷单元电连接。

优选的，所述供氢单元包括通过管路依次相连的氢气瓶、三通阀、第一流量控制阀、第一加湿器、第一温度传感器、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一流量传感器，所述第一流量传感器与燃料电池阳极相连。

优选的，所述电池系统还包括与三通阀相连的氮气瓶。

优选的，所述供氧单元包括通过管路依次相连的空压机、第二流量控制阀、第二加湿器、第二温度传感器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二流量传感器，所述第二流量传感器与燃料电池阳极相连。

优选的，所述加热单元为贴靠在燃料电池表面的加热板，所述加热板与PC控制及显示单元电连接。